高分辨率時間間隔測量儀設計與實現(xiàn).pdf

1、時間間隔測量儀作為專門的時間間隔測量儀器，在通信、導航、測控眾多領域都有著重大作用。在傳統(tǒng)的時間間隔測量設備中采用的是脈沖填充，通過電子計數(shù)的方法測時間間隔，這樣的儀器設備原理簡單但其分辨率主要取決于主時鐘的頻率。要獲得高分辨率則主頻時鐘頻率要求相當高。因此單純依靠這種方法無法滿足高分辨率的要求。 近些年來國內外研究了許多新的測量方法，例如模擬內插法。基于模擬內插方法設計的儀器設備理論測量精度高，但是模擬的方法帶來較大的非線性誤

2、差，實現(xiàn)起來有很多局限性，且對硬件電路有很高的要求，從而儀器設計的成本也增加了。本課題設計的高分辨率時間間隔測量儀是基于量化延遲這一測時間間隔的原理。量化延遲單元可以由有源器件也可以由無源的傳輸導線構成。并且隨著微電子技術的發(fā)展，可實現(xiàn)量化延遲單元的單片集成。 本文詳細介紹了時間間隔測量技術的基本原理和實現(xiàn)方法，在吸收和借鑒國內外先進時間間隔測量技術的基礎上，設計實現(xiàn)出一種新的高分辨率時間間隔測量儀器。該測量儀基于時空轉換這一新

3、的理論，利用可編程邏輯器件布線延遲量化時間間隔設計出一種基于FPGA和MCU模式的設計方案。論文分別從理論分析、系統(tǒng)總體設計、系統(tǒng)硬件電路設計、系統(tǒng)軟件設計等方面詳細的闡述了該測量儀器系統(tǒng)的實現(xiàn)過程?，F(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA作為核心芯片對系統(tǒng)的數(shù)字電路部分進行了集成化設計，達到了簡化電路設計、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的目的。最終基于這一方案設計實現(xiàn)的時間間隔測量儀能夠實現(xiàn)200ps的高分辨率，并且設計的時間間隔測量儀結構簡單、成本低。